Depósito de acumulação estratificado SolvisStrato
2 Depósito de acumulação estratificado SolvisStrato
2.1 Utilização e estrutura
O depósito de acumulação estratificado SolvisStrato (figura à direita) foi concebido especificamente para instalações solares. Ele é o elemento central do sistema LowFlow da Solvis, adequado para superfícies de colectores a
partir de 15 m² e pode ser usado de forma universal:
• Para o aquecimento solar de água potável,
• para a compensação solar de perdas térmicas em
piscinas,
• para instalações solares com aquecimento secundário suplementar e
• em sistemas de aquecimento com aproveitamento
da condensação ou do calor à distância para aproveitamento máximo das baixas temperaturas de retorno.
O depósito de acumulação estratificado SolvisStrato é um
depósito de aço não tratado (espessura da chapa 2,5 a
3 mm) para sistemas fechados. O depósito vem totalmente
pré-montado e está equipado com as seguintes ligações:
• Um carregador por estratificação auto-regulador comprido (ida solar),
• um carregador por estratificação auto-regulador curto
(retorno de aquecimento),
Depósito de acumulação estratificado SolvisStrato
• um tubo ascendente para a descarga (ida permutador de placas - AQS),
• um tubo ascendente com chapa de choque para
aquecimento secundário e circuito de ida de aquecimento,
• um conector com chapa de choque para entrada
sem mistura (retorno solar),
resina melamina envolvido em poliestireno). A aplicação
da tecnologia Low-Flow faz com que as secções transversais das tubagens do circuito solar sejam mais pequenas
do que aquelas de instalações solares convencionais,
o que poupa material.
• um conector com chapa de choque para encher e esvaziar, podendo também ser usado para ligar o retorno de uma caldeira de combustível sólido ou de um
sistema de passagem para aquecer a água potável,
• conectores laterais de retirada para aquecimento da
água potável e para ligar uma caldeira,
Vantagens para si
• conector de purga de ar em cima.
Esta estrutura permite a ligação universal e um grande número de variantes de instalação que vamos passar a descrever a seguir.
O depósito de acumulação estratificado SolvisStrato é um
depósito com características energéticas optimizadas.
Tem excelentes qualidades de acumulação por estratificação. Outra característica é a minimização das perdas térmicas em função do seu revestimento de isolamento fechado de 110 mm de espessura (material esponjoso de
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• Acumulação por estratificação auto-reguladora e
isenta de manutenção aproveitando simplesmente
as leis da física.
• Perdas térmicas mínimas graças ao isolamento fechado de toda a área de acumulação quente.
• Grande facilidade de montagem.
• Vantagens para o ambiente: Substituição da energia
fóssil por energia solar e redução do material usado.
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Depósito de acumulação estratificado SolvisStrato
2.2 Um conceito aprovado:
O princípio de carregamento por estratificação
O depósito de acumulação estratificado SolvisStrato funciona à base do conceito do carregamento auto-regulador
com os carregadores por estratificação patenteados. Uma
característica essencial desde depósito é uma estratificação rigorosa em três áreas.
Área superior: Área de acumulação de água quente, onde
se encontra a água quente destinada a aquecer a água
potável.
Área central: Área de acumulação para aquecimento, carregamento dependendo das condições atmosféricas para
alimentar os circuitos de aquecimento.
Área inferior: Área de acumulação solar, onde é armazenado um determinado volume de água destinado a ser
aquecido pela instalação solar.
O depósito de acumulação estratificado equipado com carregadores por estratificação auto-reguladores deposita o
calor gerado por energia solar em dependência da temperatura, sem retardamento e sem quaisquer perdas de mistura, no depósito. O calor solar é transferido com elevada
eficácia através de um permutador de placas externo para
a água acumulada que sobe no carregador por estratificação. Dependendo da sua temperatura, a água fica automaticamente ao nível correspondente à sua temperatura:
água quente em cima, água morna em baixo.
Este princípio de carregamento por estratificação é único e só pode ser realizado em instalações Low-Flow.
“Low-Flow” significa que o caudal volumétrico no circuito
solar é reduzido para cerca de ¼ em relação a instalações solares convencionais (High-Flow). As vantagens do
processo Low-Flow face ao High-Flow são as seguintes:
• Menos perdas térmicas em função de as secções
transversais das tubagens serem mais pequenas,
mantendo-se o mesmo isolamento.
• Vaso de expansão solar mais pequeno.
• Menos consumo de electricidade, porque as bombas
utilizadas são mais pequenas.
As vantagens do princípio de carregamento por estratificação do SolvisStrato tornam-se bem evidentes se observarmos a comparação realizada pela Universidade de Estugarda (ITW) referente à descarga de diversos depósitos
(página 7). O que se vê, é o decurso da temperatura da
água quente sanitária retirada constantemente e o decurso da temperatura nos diversos níveis de acumulação.
Constata-se que apenas o depósito de acumulação estratificado SolvisIntegral, baseado no princípio de carregamento por estratificação do SolvisStrato, apresenta uma
temperatura de água quase constante de 43 ºC durante o
processo de fornecimento de água; a temperatura só começa a baixar a partir de aprox. 900 litros e a partir dos
1.050 litros, a temperatura baixa para 30 ºC, altura em
que a experiência foi terminada. Os outros modelos de depósitos alcançam temperaturas inferiores a 43 °C já após
o fornecimento de 550 litros de água quente sanitária.
Em 1996, o depósito de acumulação solar estratificado
foi submetido a outro teste comparativo no centro de pesquisa sueco Solar Energy Research Center (SERC) e obteve a classificação como sendo “de longe o melhor depósito” (página 8). Desta forma, a eficácia do carregamento
está optimizada até aos limites do que em termos físicos
é possível alcançar e o aproveitamento máximo possível
da energia solar é garantido.
Para facilitar a montagem, todas as ligações saem do fundo do depósito e estão avançadas até à frente do isolamento. Os tubos podem ser conduzidos lateralmente para
fora (direita ou esquerda). As perdas térmicas que normalmente se verificam quando as ligações estão distribuídas
por toda a altura do depósito, são assim evitadas. O isolamento de resina melamina de 110 mm de espessura (dificilmente inflamável B1), com cobertura resistente de poliestireno, minimizam as perdas térmicas.
Vantagens para o utilizador
• Até 10% mais rendimento solar, graças à estratificação por temperaturas.
• Elevado grau de cobertura solar („de longe o melhor
depósito” ver teste comparativo SERC, página 8).
• Princípio Low-Flow: Maior rendimento e montagem
mais rápida.
O princípio do carregador por estratificação Solvis
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• Adicionalmente, nos sistemas SolvisVital: Melhor
comportamento de fornecimento de água quente
sanitária (v. 7, “Depósitos de acumulação solares
na comparação”)
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2.2.1 Comparação de depósitos de acumulação solares
A qualidade de um depósito de acumulação estratificado
é descrita por três características fundamentais:
• Ao descarregar: Arrefecimento mais rápido da área
de acumulação inferior do depósito (dá origem a
maiores rendimentos solares).
• Ao carregar: Acumulação mais rápida da água quente ao nível da temperatura idêntica, especialmente
da temperatura de serviço, acumulação de longa duração (reduz a necessidade do aquecimento secundário convencional).
Volume de fornecimento [litros]
Sensor (81 %)
Sensor (54 %)
Sensor (62 %)
Sensor (3 %)
AQS
• Durante o funcionamento: Estratificação térmica flexível mas definida na área de acumulação central
(permite reagir com maior rapidez a situações de
solicitação dinâmicas).
Um teste realizado em 1998 pela ITW em Estugarda mostra o excelente funcionamento do princípio de acumulação
por estratificação da Solvis. Esse teste consistiu em comparar o comportamento de descarga do depósito de acumulação por estratificado SolvisIntegral com o de outros
modelos de depósitos. Os resultados também se podem
aplicar ao SolvisStrato com sistemas SDN, dado que o
SolvisIntegral se baseia no princípio de acumulação por
estratificação do SolvisStrato.
Volume de fornecimento [litros]
Os diagramas do lado direito mostram o decurso da temperatura de saída da água quente sanitária e as temperaturas no depósito em quatro níveis diferentes de cima
(100 %) para baixo (0 %). Antes do teste de fornecimento,
todos os depósitos foram completamente aquecidos a
60 °C. O caudal volumétrico de fornecimento de todos os
depósitos era de 10 l/min ou 600 l/h. Se aplicarmos uma
limite de temperatura mínima de 43 °C na saída da água
quente sanitária, para avaliar o grau de conforto de fornecimento de AQS, podemos deduzir os seguintes resultados:
Sensor (95 %)
Sensor (56 %)
Sensor (62 %)
Sensor (6 %)
AQS
Volume de fornecimento [litros]
Sensor (88 %)
Sensor (56 %)
Sensor (70 %)
Sensor (12 %)
AQS
• A comparação dos depósitos combinados no teste
de fornecimento mostra diferenças evidentes no
conforto de fornecimento de AQS e no comportamento de estratificação.
• O depósito combinado SolvisIntegral, com o esquentador externo com permutador de placas e bomba
de velocidade variável, obtém o melhor resultado.
Volume de fornecimento [litros]
• A estabilidade de estratificação é muito mais notória
e mostra que não ocorre mistura durante o fornecimento.
• Vê-se que a capacidade térmica é muito bem aproveitada. Isso significa que se pode acumular mais
energia solar todos os dias.
• O retorno frio do permutador de placas é conduzido
exclusivamente para a área inferior no depósito, o
que permite que possa ser aquecido pelo elevado
rendimento da instalação solar.
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Legenda: HV Circuito de ida de aquecimento
SV Circuito solar de ida
KV Circuito de ida da caldeira
WW AQS
Sensor (81 %)
Sensor (54 %)
Sensor (62 %)
Sensor (3 %)
HR
SR
KR
KW
AQS
Circuito de retorno de aquecimento
Circuito solar de retorno
Retorno da caldeira
Água fria
Comparação de diversos depósitos de acumulação solares (fonte: Universidade de Estugarda (ITW) 1998)
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2.2.2 Teste dinâmico comparativo de sistemas solares (SERC)
No âmbito de medições realizadas em 1996 pelo centro
de pesquisa sueco Solar Energy Research Center (SERC), o
depósito de acumulação solar estratificado SolvisIntegral
foi comprado com outros nove depósitos de acumulação
solares. Cada um dos depósitos foi colocado em funcionamento com um colector plano de 10 m² da mesma marca
e submetido ao mesmo perfil de fornecimento de água. Em
relação a um grau de cobertura solar de 92,7 porcento, o
SolvisIntegral foi considerado como sendo “de longe o
melhor depósito”. O que caracterizou o sistema, foram os
valores mais elevados para a energia solar fornecida ao
depósito estratificado e os valores mais baixos em relação
à energia suplementar que foi necessária. Os resultados
também se podem aplicar ao SolvisStrato com sistemas
SolvisDirekt, dado que o SolvisIntegral se baseia no princípio de acumulação por estratificação do SolvisStrato.
As abreviaturas na tabela seguinte significam:
SOL
a quantidade de energia solar fornecida ao
depósito por dia [kWh]
EL
a quantidade de energia suplementar (eléctrica)
fornecida ao depósito por dia [kWh]
SF
Solar Fraction, grau de cobertura solar [%]
Radiação W/m2
Sistema
SolvisIntegral :
Cobertura solar 92,7 porcento “de longe
o melhor” no teste com
• colector plano de 10 m2 da mesma
marca
• perfil de fornecimento uniforme
Valores mais elevados
para a energia solar fornecida ao depósito
estratificado
Valores mais baixos
para a energia suplementar necessária
Superioridade
do depósito estratificado patenteado
Sistema
Sistema
Sistema
Système
SOL – Energia solar [kWh], EL – Energia eléctrica suplementar [kWh], SF - Solar Fraction = grau de cobertura solar [%]
Medições comparativas em diversos depósitos de acumulação solares
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Depósito de acumulação estratificado SolvisStrato
2.3 Informação técnica
A seguintes tabelas e desenhos fornecem uma vista geral
sobre as dimensões e os valores característicos mais importantes do SolvisStrato.
.....................................................................................................................................
2.3.1 Dados sobre volumes, divisão dos depósitos e perdas térmicas
Informação técnica
SR-656
SR-756
SR-956
SR-1456
SR-1856
Volumes nominais
[l]
650
750
950
1.450
1.850
Volumes reais
[l]
650
738
913
1.438
1.830
Volume de disponibilização de AQS
[l]
132
154
181
195
201
Volume do depósito de acumulação
de aquecimento
[l]
111
126
285
302
462
Volumes solares
[l]
407
457
447
941
1.167
Perda térmica, aprox.
[W/K]
2,37
2,53
2,99
3,81
4,52
Perda por mantimento da
operacionalidade*
[kWh/d]
2,56
2,73
3,24
4,11
4,88
Repartição do depósito
H
* segundo DIN 4753 T8, com 65 °C no depósito e 20 °C no recinto de instalação.
Vista frontal do SolvisStrato
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Componentes montados no SolvisStrato
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2.3.2 Dimensões
Informação técnica
SR-656
SR-756
SR-956
SR-1456
SR-1856D
Diâmetro
• sem isolamento
d
[mm]
750
790
790
1.000
1.000
• com isolamento
D
[mm]
970
1.020
1.020
1.220
1.22
–
–
•
•
•
–
–
Diâmetro circular da base
F
[mm]
710
750
750
920
920
Altura sem isolamento*
h
[mm]
1.833
1.823
2.213
2.219
2.719
Altura com isolamento
H
[mm]
1.920
1.920
2.290
2.310
2.810
Medida de inclinação
sem isolamento
k
[mm]
1.845
1.840
2.235
2.255
2.750
Peso total aprox.
-
[kg]
180
192
210
258
328
Altura dos conectores
Ida e retorno de aquecimento
e esvaziamento
-
[mm]
95
95
95
95
95
cabe por uma porta de 80 cm
Conectores de carregamento
a
[mm]
–
228
228
207
207
Conector de purga de ar em cima
-
[mm]
–
1.828
2.228
2.224
2.724
Manga G 1½“ de rosca interna para
em baixo
[mm]
1.174
1.174
1.174
1.464
1.754
Aquecedor de imersão
em cima
[mm]
1.575
1.575
1.905
1.849
2.342
Distância mínima à frente
-
[mm]
500
500
500
500
500
Distância mínima lateral e atrás
-
[mm]
300
300
300
300
300
Saliência dos conectores das
tubagens para além de d
Ü
[mm]
70
66
66
54
54
* Medidas sem os bujões nos pés. Com bujões, acrescentar + 5 mm.
Medida de inclinação do depósito (esquerda) e vista de cima (direita)
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2.3.3 Equipamento
Informação técnica
para todos os tamanhos SolvisStrato da série xx6
Material do depósito
St 37-2, exterior impregnado, interior bruto
Manga do purgador de ar em cima
G 1½“ rosca interna
Tubo do purgador de ar em baixo
G ½“ rosca interna (com bujão de purga de ar para conector de tubo)
Ida e retorno solar (aço)
Conector do circuito de ida e de retorno
do aquecimento (aço)
Circuito de ida de aquecimento, dentro
28 mm (carregador por estratificação na ida solar)
28 mm (carregador por estratificação no retorno solar)
Circuito de retorno de aquecimento, dentro
Tubo de enchimento e
esvaziamento (com deflector)
Carregador por estratificação com 2 ou 5 portinholas e peças T, em cima
28 mm
Manga para ligação da caldeira
G 1½“ rosca interna
Permutador solar
externo (a cargo do cliente)
Permutador de placas de descarga
externo (a cargo do cliente)
Sistema SD: Ida permutador de placas WW-PWÜ
Tubo de plástico ascendente (PP) 50 x 4,6 mm com chapa de choque, em cima
Conector
de carga
Sistema SD: Circuito de ida de aquecimento
Sistema SD: Circuito de retorno de aquecimento
Enchimento / Esvaziamento
Conector de
carga opcional
Circuito solar de retorno
Circuito solar de ida
Ida WW-PWU
Esquema das ligações
2.3.4 Dados de serviço
Informação técnica
para todos os tamanhos SolvisStrato da série xx6
Pressão de serviço máx. do depósito
3 bar
Temperatura máx.
Caudal volumétrico máx. por cada lança de carregamento
por estratificação
95 °C
2.000 l/h
Perda de pressão na água de aquecimento
Sem perda de pressão medível
2.3.5 Qualificações
Designação abreviada
Explicação
Patente europeia
Princípio de carregamento por estratificação
Comparação de depósitos de acumulação solares (ITW 1998)
Depósito mais eficaz (página 7)
Teste comparativo SERC 1996
De longe, o melhor depósito (página 8)
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